JP6703416B2 - リチウムイオン二次電池及びリチウムイオン二次電池の検査方法 - Google Patents

リチウムイオン二次電池及びリチウムイオン二次電池の検査方法 Download PDF

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池及びリチウムイオン二次電池の検査方法に関する。
従来、持ち運び可能であって再利用可能な電源として二次電池が検討されている。この種の二次電池としては、特許文献1に開示されたリチウムイオン二次電池が知られている。
特許文献1のリチウムイオン二次電池は、蓄電体と、この蓄電体を収容する袋体(外装体)とを備える。蓄電体は、正極シート、負極シート、短絡防止用のセパレータシート、及び電解液を有する。正極シートと負極シートとは、セパレータシートを挟んで積層される。
正極シートには正極集電端子が、負極シートには負極集電端子がそれぞれ接続される。これらの集電端子は、袋体から引き出されている。
特開2012−175084号公報
リチウムイオン二次電池では、リチウムイオンを放出したり取込んだりするために、正極シートに正極活物質層が設けられ負極シートに負極活物質層が設けられている。正極活物質層から放出されたリチウムイオンを負極活物質層で確実に取込まないと、負極シートにおいてリチウムが析出することがある。このため、正極活物質層よりも、この正極活物質層に対向する負極活物質層を広くすることがある。
すなわち、正極シートの厚さ方向に見たときに、厚さ方向に対向する負極活物質層及び正極活物質層において負極活物質層の外縁内に正極活物質層を配置する。このように構成することで、正極活物質層から放出されたリチウムイオンは負極活物質層により確実に取込まれる。
しかし、正極シート及び負極シートを積層して袋体に収容したり、袋体内に電解液を充填したりする間に正極活物質層と負極活物質層との位置関係がズレてしまう恐れがある。
リチウムイオン二次電池に対して厚さ方向にX線を照射してリチウムイオン二次電池を透過したX線の像を観察することで、袋体内の正極活物質層及び負極活物質層の位置を検査することができる。しかしながら、正極活物質層が複数、負極活物質層が複数重なっている場合には、例えば正極活物質層が当初の位置からズレていることが分かっても何層目の正極活物質層がズレていることは分からない。このため、厚さ方向に対向する負極活物質層及び正極活物質層において負極活物質層の外縁内に正極活物質層が配置されているか、正確には分からないという問題がある。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、外装体内に収容した後であっても厚さ方向に対向する負極活物質層及び正極活物質層においてズレた活物質層の位置を容易に特定することができるリチウムイオン二次電池及びリチウムイオン二次電池の検査方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のリチウムイオン二次電池の検査方法は、正極シートの主面に正極活物質層が設けられた正極部及び負極シートの主面に負極活物質層が設けられた負極部が前記正極シートの厚さ方向に交互に重ねられた蓄電体と、前記蓄電体を収容する外装体と、を備え、それぞれの前記正極部及び前記負極部にはX線を照射したときに得られる像が互いに異なる指標が形成され、複数の前記指標が予め定められたリチウムイオン二次電池の検査方法であって、前記リチウムイオン二次電池に前記厚さ方向にX線を照射して、それぞれの前記指標の位置を検出して前記指標に対応する前記正極部及び前記負極部の少なくとも一方を特定し、前記厚さ方向に隣り合う前記正極部及び前記負極部のいずれの組においても、前記厚さ方向に見たときに、前記負極部の前記正極部に対向する前記負極活物質層の外縁内に前記正極部の前記負極部に対向する前記正極活物質層が配置されていることを検査することを特徴としている。
また、本発明のリチウムイオン二次電池は、正極シートの主面に正極活物質層が設けられた正極部及び負極シートの主面に負極活物質層が設けられた負極部が前記正極シートの厚さ方向に交互に重ねられた蓄電体と、前記蓄電体を収容する外装体と、を備え、それぞれの前記正極部及び前記負極部には、X線を照射したときに得られる像が互いに異なる指標が形成され、複数の前記指標が予め定められていることを特徴としている。
これらの発明によれば、厚さ方向ZにX線を照射して、厚さ方向Zに隣り合う正極部及び負極部のいずれの組においても、厚さ方向Zに見たときに、負極部の負極活物質層の外縁内に正極部の正極活物質層が配置されていることを検査する。このように両活物質層が配置されている場合には、両活物質層の位置関係が適切になり、いずれの正極活物質層から放出されたリチウムイオンも負極活物質層でより確実に取込まれる。
複数の指標が予め定められていて指標に対応する正極部及び負極部の少なくとも一方を特定することで、ズレた正極部、負極部の位置が分かる。
また、上記のリチウムイオン二次電池の検査方法において、前記正極シートは、前記正極活物質層よりも前記正極シートの主面に沿う方向に突出した正極突出部を有し、前記正極部の前記指標は前記正極突出部に形成されていてもよい。
この発明によれば、正極活物質層内に指標が形成されないため、リチウムイオン二次電池による発電量を確保しやすくなる。
また、上記のリチウムイオン二次電池の検査方法において、それぞれの前記指標は、X線を透過させて前記厚さ方向に見たときの像の形状が互いに異なってもよい。
この発明によれば、各指標を明確に識別することができる。
本発明のリチウムイオン二次電池及びリチウムイオン二次電池の検査方法によれば、外装体内に収容した後であっても厚さ方向に対向する負極活物質層及び正極活物質層においてズレた活物質層の位置を容易に特定することができる。
本発明の一実施形態のリチウムイオン二次電池の側面の断面図である。 図1中の要部拡大図である。 同リチウムイオン二次電池の正極部及び負極部の平面図である。 同正極部及び負極部の分解図である。 同正極部及び負極部をX線検査装置で検査したときの像の一例を示す図である。 同リチウムイオン二次電池の負極部及び正極部の配置がズレた場合における一例の側面の断面図である。 同リチウムイオン二次電池の負極部及び正極部の配置がズレた場合における他の例の側面の断面図である。 同リチウムイオン二次電池の負極部及び正極部の配置がズレた場合における他の例の、正極部及び負極部の平面図である。 同正極部及び負極部の分解図である。 同正極部及び負極部をX線検査装置で検査したときの像の一例を示す図である。 本発明の変形例の実施形態における指標を説明する平面図である。 本発明の変形例の実施形態における指標を説明する平面図である。
以下、本発明に係るリチウムイオン二次電池(以下、二次電池と略称する)の一実施形態を、図1から図12を参照しながら説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の厚さや寸法の比率を調整している。
図1に示すように、本実施形態の二次電池1は、蓄電体11と、蓄電体11を収容する外装体26と、外装体26内に充填された電解質30と、を備えている。以下の図では、後述する正極シート13と負極シート18とを明確に区別するために、負極シート18にハッチングを付し、正極シート13にハッチングを付さずに示す。後述する正極活物質層14及び負極活物質層19を、ドット状のハッチングで示す。
蓄電体11は、正極部12及び負極部17が正極部12の正極シート13の厚さ方向Zに交互に重ねられて構成されている。正極部12は、正極シート13の主面13aに正極活物質層14が設けられて構成されている。負極部17は、負極シート18の主面18aに負極活物質層19が設けられて構成されている。この例では、正極シート13、正極活物質層14、負極シート18、及び負極活物質層19は厚さ方向Zに見たときにそれぞれ矩形状に形成されている。しかし、正極シート13、正極活物質層14、負極シート18、及び負極活物質層19の形状はこれに限定されない。
正極部12と負極部17との間には、例えば図2に示すセパレータシート21が配置されている。なお、セパレータシート21は図2のみに示している。
すなわち、負極部17、セパレータシート21、正極部12、セパレータシート21、負極部17、‥、の順で積層することで、蓄電体11が構成されている。
蓄電体11を構成する負極部17の数、及び蓄電体11を構成する正極部12の数は特に限定されず、1つでもよいし2つ以上でもよい。
負極シート18としては、銅箔等を用いることができる。負極シート18は、負極活物質層19よりも負極シート18の主面18aに沿う方向(正極シート13の主面13aに沿う方向に一致する。以下、沿面方向Xと称する)に突出した負極突出部18bを有している。すなわち、負極活物質層19は負極シート18における負極突出部18b以外の主面18aに設けられている。負極活物質層19は、負極シート18の両主面18aに設けられている。
負極活物質層19には、黒鉛(グラファイト)や酸化ケイ素等が用いられる。
正極シート13としては、アルミニウム箔等を用いることができる。正極シート13は、正極活物質層14よりも沿面方向Xに突出した正極突出部13bを有している。すなわち、正極活物質層14は正極シート13における正極突出部13b以外の主面13aに設けられている。正極活物質層14は、正極シート13の両主面13aに設けられている。なお、正極シート13の主面13aであって負極部17に対向しない主面13aには、正極活物質層14は設けられない。
正極活物質層14には、一般式「LiM(式中、Mは金属であり;x及びyは、金属Mと酸素Oとの組成比である)」で表される金属酸リチウム化合物等が用いられる。このような金属酸リチウム化合物としては、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)等が例示できる。
以下、複数の負極シート18を区別して説明するときには、図1に示すように厚さ方向Zの一方側のものから順に負極シート18A、負極シート18Bと表記する。負極シート18A、18Bを区別せずに説明するときには、負極シート18と表記する。同様に、複数の正極シート13を区別して説明するときには、厚さ方向Zの一方側のものから順に正極シート13A、正極シート13Bと表記する。正極シート13A、13Bを区別せずに説明するときには、正極シート13と表記する。
すなわち、厚さ方向Zの一方側から、負極シート18A、正極シート13A、負極シート18B、正極シート13Bの順で配置されている。
負極部17及び正極部12についても、同様に表記する。
厚さ方向Zに見たときに、負極活物質層19は正極活物質層14以上の大きさに形成されている。より詳しくは、厚さ方向Zに見たときに、負極部17Aの負極活物質層19の外縁19a内に正極部12Aの正極活物質層14が配置されている(以下、このような活物質層19、14の配置を、負極部17A及び正極部12Aの活物質層19、14の正常配置と称する)。この負極部17Aの負極活物質層19は正極部12Aに対向する負極活物質層19であり、正極部12Aの正極活物質層14は負極部17Aに対向する正極活物質層14である。
負極活物質層19の外縁19a内に正極活物質層14が配置されているとは、負極活物質層19の外縁19aよりも内側に正極活物質層14が配置されていることだけでなく、負極活物質層19の外縁19aと正極活物質層14の外縁とが一致し、負極活物質層19と正極活物質層14とが完全に重なることも含む。
このとき、図2に示すように、例えば正極部12Aの正極活物質層14から放出されたリチウムイオンIは、セパレータシート21を透過して、負極部17Aの負極活物質層19により確実に取込まれる。
なお、図1に示す二次電池1では、負極部17A、17Bが厚さ方向Zに完全に重なるとともに正極部12A、12Bが厚さ方向Zに完全に重なっている。厚さ方向Zに隣り合う正極部12及び負極部17のいずれの組においても、厚さ方向Zに見たときに、負極部17の正極部12に対向する負極活物質層19の外縁19a内に正極部12の負極部17に対向する正極活物質層14が配置されている。
具体的には、前述の負極部17Aと正極部12Aとの組だけでなく、厚さ方向Zに隣り合う正極部12Aと負極部17Bとの組についても、厚さ方向Zに見たときに、負極部17Bの正極部12Aに対向する負極活物質層19の外縁19a内に正極部12Aの負極部17Bに対向する正極活物質層14が配置されている。すなわち、負極部17B及び正極部12Aの活物質層19、14が正常配置になっている。
同様に、厚さ方向Zに隣り合う負極部17Bと正極部12Bとの組についても、厚さ方向Zに見たときに、負極部17Bの正極部12Bに対向する負極活物質層19の外縁19a内に正極部12Bの負極部17Bに対向する正極活物質層14が配置されている。すなわち、負極部17B及び正極部12Bの活物質層19、14が正常配置になっている。
さらに、図1に示す二次電池1では、厚さ方向Zに見たときに負極活物質層19の沿面方向Xの中心と正極活物質層14の沿面方向Xの中心とが一致する。
このような負極部17A、17B及び正極部12A、12Bの配置が、二次電池1の構成で目標となる配置(目標配置)である。
負極部17A、17B及び正極部12A、12Bが目標配置である二次電池1は、正極活物質層14から放出されたリチウムイオンIが負極活物質層19により確実に取込まれるため、出荷可能な良品(実施例)となる。
図3、図4は、厚さ方向Zに隣り合う正極部12及び負極部17の組を構成する正極部12A及び負極部17Aの平面図、分解図である。
負極シート18Aの負極突出部18bには指標18cAが形成され、負極シート18Bの負極突出部18bには指標18cBが形成されている(指標18cBは不図示)。正極シート13Aの正極突出部13bには指標13cAが形成され、正極シート13Bの正極突出部13bには指標13cBが形成されている(指標13cBは不図示)。
この例では、指標18cAは、負極シート18Aを貫通する円形状の孔である。指標13cAは、正極シート13Aを貫通する三角形状の孔である。図示はしないが、指標18cBは、例えば負極シート18Bを貫通する四角形状の孔である。指標13cBは、例えば正極シート13Bを貫通する六角形状の孔である。
このように、指標18cA、18cB、13cA、13cBは、それぞれ孔であるが形状が互いに異なる。言い換えると、指標18cA、18cB、13cA、13cBは可視光線により目視したときの形状が互いに異なる。
指標18cA、13cA、18cB、13cBは、厚さ方向Zの一方側から順に円形状、三角形状、四角形状、六角形状にすると予め定められている。
ここで、これら負極部17A及び正極部12Aを、図1に示す公知のX線検査装置Dで検査したときの像について説明する。
X線検査装置Dは、X線Rを照射する照射部D1と、X線Rを検出する検出部D2とを備えている。照射部D1は、単位面積当たり均一な強度のX線Rを照射する。
検出部D2で検出されるX線Rの強度が大きくなるのにしたがって、検出部D2で得られる像が、黒色、灰色、白色というように明度が高くなる。照射部D1と検出部D2の間に、負極部17A及び正極部12Aのような被検査体が配置される。照射部D1と検出部D2の間に被検査体を配置せずに検査すると、検出部D2で得られる像が全て白くなる。
このX線検査装置Dで負極部17A及び正極部12Aを検査し、厚さ方向ZにX線Rを照射したときの負極部17A及び正極部12Aの1つの隅部における像を、図5に示す。図5及び後述する図10では、各像に、その像を形成した構成の符号を付ける。円形状の孔である指標18cAはX線Rを完全に透過するので、白い円形状の像になる。三角形状の孔である指標13cAはX線Rを完全に透過するので、白い三角形状の像になる。この例では、指標18cAの像の中心と指標13cAの像の中心とが重なる。
このように、負極部17A及び正極部12AにX線Rを照射して検査することで、指標18cA、13cAの位置を検出することができる。
さらに、負極部17A及び正極部12Aに負極部17B及び正極部12Aを重ねたものを外装体26内に収容する等して二次電池1を構成したものに、X線Rを照射して検査する。この場合でも、X線Rは外装体26及び電解質30をある程度透過するため、蓄電体11が外装体26内に収容された後でも、同様に指標18cA、18cB、13cA、13cBの位置を検出することができる。
このように、指標18cA、18cB、13cA、13cBはX線Rを照射して厚さ方向Zに見たときに得られる像の形状が互いに異なる。言い換えると、指標18cA、18cB、13cA、13cBは、厚さ方向Zに見たときのX線透過率の分布が互いに異なる。例えば、負極シート18Aにおいて指標18cAが形成された部分におけるX線透過率は1になり、指標18cA以外の部分におけるX線透過率は1よりも小さい値になる。円形状の指標18cAと四角形状の指標18cBとでは、X線透過率の分布が互いに異なる。
負極シート18A、正極シート13A、負極活物質層19、及び正極活物質層14は一定の割合でX線Rを遮る(吸収、反射する)ため像が白色よりも黒色に近くなる。負極シート18A、正極シート13A、負極活物質層19、及び正極活物質層14が重なった部分では、像が白色よりも黒色により近くなる。
以下では、負極部17A、17B及び正極部12A、12Bの相対的なズレが沿面方向Xのみであるとして説明する。
例えば、負極部17A、17B及び正極部12A、12Bが目標配置である二次電池1に対して、図1に示すように厚さ方向Zに隣り合う負極部17A及び正極部12Aの、厚さ方向Zに見たときに、負極部17Aの負極活物質層19の外縁19a内に正極部12Aの正極活物質層14が配置される範囲内で負極活物質層19に対して正極活物質層14が沿面方向Xに相対的に移動可能な許容移動量X1を予め求めてもよい。すなわち、負極活物質層19に対して正極活物質層14が沿面方向Xに許容移動量X1以内移動しても、負極部17A及び正極部12Aの活物質層19、14は正常配置である。
この場合同様に、厚さ方向Zに隣り合う負極部17B及び正極部12Aの、厚さ方向Zに見たときに、負極部17Bの負極活物質層19の外縁19a内に正極部12Aの正極活物質層14が配置される範囲内で負極活物質層19に対して正極活物質層14が沿面方向Xに相対的に移動可能な許容移動量X2を求める。厚さ方向Zに隣り合う負極部17B及び正極部12Bの、厚さ方向Zに見たときに、負極部17Bの負極活物質層19の外縁19a内に正極部12Bの正極活物質層14が配置される範囲内で負極活物質層19に対して正極活物質層14が沿面方向Xに相対的に移動可能な許容移動量X3を求める。
例えば、許容移動量X1、X2、X3がそれぞれ5mmだとする。
厚さ方向Zの一方側から指標18cA、13cAを形成する形状が予め定められていることで、図5に示す円形状の指標18cAが設けられたものが負極シート18Aであり、三角形状の指標13cAが設けられたものが正極シート13Aであることが分かる。
図5に示す像から、この1つの隅部について負極部17A及び正極部12Aの活物質層19、14が正常配置、すなわち、厚さ方向Zに見たときに、負極部17Aの負極活物質層19の外縁19a内に正極部12Aの正極活物質層14が配置されていることが分かる。
負極部17A及び正極部12Aの残りの3つの隅部に対して同様の検査を行うことで、全ての隅部に対して負極部17A及び正極部12Aの活物質層19、14が正常配置されていることが分かる。
負極シート18A、18Bには、集電端子である図示しない負極タブが接続されている。正極シート13A、13Bには、図示しない正極タブが接続されている。これらのタブは、外装体26から外部に引き出されている。
セパレータシート21を構成する材料は、特に限定されない。例えば、多孔性の高分子膜、不織布、ガラスファイバー等を挙げることができる。
外装体26の構成は、特に限定されない。詳細には図示しないが、本実施形態では外装体26は、内層側から変性PP(ポリプロピレン)層、アルミニウム層、ナイロン層、及びPET(ポリエチレンテレフタレート)層が積層された図1に示す第一の積層フィルム27及び第二の積層フィルム28を有している。
第一の積層フィルム27の変性PP層の縁部と第二の積層フィルム28の変性PP層の縁部とが溶着することで、外装体26が袋状に構成される。
電解質30は特に限定されず、例えば、公知のリチウムイオン二次電池で使用される公知の電解質、電解液等が適用可能である。電解液としては、有機溶媒に電解質塩を溶解した混合溶液が例示できる。
有機溶媒としては、高電圧に対する耐性を有するものが好ましく、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトロヒドラフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキソラン、メチルアセテートなどの極性溶媒、又はこれら溶媒の2種類以上の混合物が挙げられる。電解質塩としては、例えばLiClO、LiPF、LiBF、LiAsF、LiCF、LiCFCO、LiPFSO、LiN(SOCF、Li(SOCFCF、LiN(COCF、及びLiN(COCFCF等のリチウムを含む塩、又はこれら塩の2種以上の混合物が挙げられる。
次に、二次電池1において負極部17A、17B及び正極部12A、12Bが目標配置から沿面方向Xにズレて配置された例について説明する。
図6に示す二次電池1Aでは、負極部17A、17Bが厚さ方向Zに完全に重なっていなく沿面方向Xにズレている。正極部12A、12Bが厚さ方向Zに完全に重なっていなく沿面方向Xにズレている。ただし、負極部17A及び正極部12A、負極部17B及び正極部12A、負極部17B及び正極部12Bの活物質層19、14は、それぞれ正常配置である。このため、二次電池1Aは、正極活物質層14から放出されたリチウムイオンIが負極活物質層19により確実に取込まれ、出荷可能な良品となる。
図7に示す二次電池1Bでは、負極部17A、17Bが厚さ方向Zに完全に重なっていなく沿面方向Xにズレている。正極部12A、12Bが厚さ方向Zに完全に重なっていなく沿面方向Xにズレている。
厚さ方向Zに隣り合う負極部17A及び正極部12Aとの組について、厚さ方向Zに見たときに、負極部17Aの負極活物質層19の外縁19a内に正極部12Aの正極活物質層14が配置されていない(以下、このような活物質層19、14の配置を、負極部17A及び正極部12Aの活物質層19、14の非正常配置と称する)。このため、正極部12Aの正極活物質層14から放出されたリチウムイオンIが負極部17Aの負極活物質層19により取込まれない恐れがある。
一方で、負極部17B及び正極部12A、負極部17B及び正極部12Bの活物質層19、14は、それぞれ正常配置である。
このため、二次電池1Bは、正極活物質層14から放出されたリチウムイオンIが負極活物質層19により取込まれない恐れがある、出荷不可能な非良品(比較例)となる。
図8、図9は、二次電池1Bにおける厚さ方向Zに隣り合う正極部12及び負極部17の組を構成する正極部12A及び負極部17Aの平面図、分解図である。負極部17A及び正極部12Aの活物質層19、14は、非正常配置になっている。このため、図10に示すように、指標18cAの像の中心と指標13cAの像の中心とが重ならず、沿面方向Xにズレる。
正極部12A及び負極部17Aのうちズレたものの指標を特定し、この指標に対応する正極部12A又は負極部17Aを特定することで、ズレた正極部12A又は負極部17Aが分かる。
さらに、負極部17A及び正極部12Aに負極部17B及び正極部12Aを重ねたものを外装体26内に収容する等して二次電池1を構成したものに、X線Rを照射して検査する。蓄電体11が外装体26内に収容された後でも、同様である。すなわち、正極部12及び負極部17のうちズレたものの指標を特定し、この指標に対応する正極部12又は負極部17を特定することで、ズレた正極部12又は負極部17が分かる。
例えば、負極部17A、17B及び正極部12A、12Bが目標配置であるときに指標18cA、18cB、13cA、13cBの中心が厚さ方向Zに重なるようにしておく。
次に、以上のように構成された二次電池1を検査する本実施形態の二次電池1の検査方法(以下、検査方法と略称する)について説明する。
本検査方法は、二次電池1の厚さ方向Zに隣り合う正極部12及び負極部17のそれぞれの組の活物質層19、14が正常配置か非正常配置かを検査するものである。
まず、図1に示すように、X線検査装置Dの照射部D1と検出部D2との間に二次電池1を配置する(二次電池配置工程)。このとき、照射部D1がX線Rを照射する方向と厚さ方向Zとが略平行になるように配置する。
次に、X線検査装置Dにより、二次電池1に厚さ方向ZにX線Rを照射して、それぞれの指標18cA、18cB、13cA、13cBの中心の位置を検出して指標18cA、18cB、13cA、13cBに対応する正極部12及び負極部17の少なくとも一方を特定する(指標検出工程)。このとき、二次電池1にX線Rを照射する方向は、厚さ方向Zに略平行であることが好ましいが、厚さ方向Zに直交する方向でなければ特に限定されない。
次に、指標18cA、18cB、13cA、13cBの中心の位置から、負極部17A、17B及び正極部12A、12Bが沿面方向Xに相対的なズレた移動量を算出する(移動量算出工程)。例えば、指標18cA、18cB、13cBの中心が厚さ方向Zに重なり指標13cAがズレていたとする。この場合、指標18cA、18cB、13cBが設けられた負極部17A、17B及び正極部12Bはズレていなく、指標13cAが設けられた正極部12Aがズレていることが分かる。
指標18cAの中心と指標13cAの中心との沿面方向Xの距離から、負極部17Aの負極活物質層19に対して正極部12Aの正極活物質層14が沿面方向Xに相対的に移動した移動量X11(図10参照)が分かる。
次に、許容移動量X1と移動量X11とを比較すること等により、厚さ方向Zに隣り合う正極部12及び負極部17のそれぞれの組の活物質層19、14が正常配置か非正常配置かを検査する(移動量比較工程)。移動量X11が許容移動量X1以下であれば負極部17A及び正極部12Aの活物質層19、14が正常配置であると判断する。移動量X11が許容移動量X1を超えれば負極部17A及び正極部12Aの活物質層19、14が非正常配置であると判断する。負極部17B及び正極部12Aの組、負極部17B及び正極部12Bの組についても同様である。
全ての組の活物質層19、14が正常配置であると判断したときに、二次電池1が出荷可能な良品であると判断される。
例えば、移動量X11が3mmだとすると、移動量X11が許容移動量X1以下なので負極部17A及び正極部12Aの活物質層19、14が正常配置であると判断する。
移動量X11が7mmだとすると、移動量X11が許容移動量X1を超えるので負極部17A及び正極部12Aの活物質層19、14が非正常配置であると判断され、二次電池1が出荷不可能な非良品と判断される。この場合、正極部12Aがズレていることが分かる。
以上説明したように、本実施形態の二次電池1及び検査方法によれば、厚さ方向ZにX線Rを照射して、厚さ方向Zに隣り合う正極部12及び負極部17のいずれの組においても、厚さ方向Zに見たときに、負極部17の負極活物質層19の外縁19a内に正極部12の正極活物質層14が配置されていることを検査する。このように両活物質層14、19が配置されている場合には、両活物質層14、19の位置関係が適切になり、いずれの正極活物質層14から放出されたリチウムイオンIも負極活物質層19でより確実に取込まれる。
指標18cA、18cB、13cA、13cBが予め定められていて指標18cA、18cB、13cA、13cBに対応する正極部12及び負極部17の少なくとも一方を特定することで、ズレた正極部12、負極部17の位置が分かる。したがって、外装体26内に収容した後であっても厚さ方向Zに対向する負極活物質層19及び正極活物質層14においてズレた活物質層19、14の厚さ方向Zの位置を容易に特定することができる。
正極シート13が有する正極突出部13bに指標13cA、13cBが形成されている。正極活物質層14内に指標13cA、13cBが形成されないため、二次電池1による発電量を確保しやすくなる。
指標18cA、18cB、13cA、13cBは、X線Rを照射して厚さ方向Zに見たときの像の形状が互いに異なるため、各指標18cA、18cB、13cA、13cBを明確に識別することができる。
なお、本実施形態では指標18cA、18cB、13cA、13cBは円形状等であるとしたが、これに限られない。例えば、これらの指標は数字等であってもよい。
例えば、指標18cAが「1」の形状であり、指標13cAが「2」の形状であり、指標18cBが「3」の形状である等としてもよい。これら数字等の指標18cA、18cB、13cAは負極シート18A、18B及び正極シート13Aを貫通している。
図11に示すように、正極シート13Aに形成される指標13dAが三角形状にけがかれた1つの指標であり、負極シート18Aに形成される指標18dA、18eAが三角形状にけがかれた2つの指標であってもよい。これらのけがかれた指標18dA、18eA、13dAは、負極シート18A、18B及び正極シート13Aを貫通していない。
図12に示すように、正極シート13Aに形成される指標13fAが正極シート13Aの隅部に形成される丸みであり、負極シート18Aに形成される指標18fAが負極シート18Aの隅部に形成される丸みであってもよい。指標13fAと指標18fAとでは丸みの半径が異なる。この例では、指標18fAの半径はほぼ0で、指標18fAの半径よりも指標13fAの半径の方が大きい。
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。
例えば、前記実施形態では、指標18cA、18cB、13cA、13cB像の形状が同一で、像の明度が異なるようにしてもよい。例えば、指標18cAが負極シート18Aを貫通する円形状の孔であり、指標18cBが負極シート18Bを貫通しない円形状の凹部である場合が該当する。
指標は正極シート13の正極突出部13bに形成されず、正極活物質層14に形成してもよい。負極シート18に形成される指標についても同様である。
1、1A 二次電池(リチウムイオン二次電池)
11 蓄電体
12 正極部
13 正極シート
13a、18a 主面
13b 正極突出部
13cA、13cB、13dA、13fA、18cA、18cB、18dA、18eA、18fA 指標
14 正極活物質層
17 負極部
19 負極活物質層
19a 外縁
26 外装体
R X線
Z 厚さ方向

Claims (4)

  1. 正極シートの主面に正極活物質層が設けられた正極部及び負極シートの主面に負極活物質層が設けられた負極部が前記正極シートの厚さ方向に交互に重ねられた蓄電体と、前記蓄電体を収容する外装体と、を備え、それぞれの前記正極部及び前記負極部にはX線を照射したときに得られる像が互いに異なる指標が形成され、複数の前記指標が予め定められたリチウムイオン二次電池の検査方法であって、
    前記リチウムイオン二次電池に前記厚さ方向にX線を照射して、それぞれの前記指標の位置を検出して前記指標に対応する前記正極部及び前記負極部の少なくとも一方を特定し、
    前記厚さ方向に隣り合う前記正極部及び前記負極部のいずれの組においても、前記厚さ方向に見たときに、前記負極部の前記正極部に対向する前記負極活物質層の外縁内に前記正極部の前記負極部に対向する前記正極活物質層が配置されていることを検査することを特徴とするリチウムイオン二次電池の検査方法。
  2. 前記正極シートは、前記正極活物質層よりも前記正極シートの主面に沿う方向に突出した正極突出部を有し、
    前記正極部の前記指標は前記正極突出部に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン二次電池の検査方法。
  3. それぞれの前記指標は、X線を照射して前記厚さ方向に見たときの像の形状が互いに異なることを特徴とする請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池の検査方法。
  4. 正極シートの主面に正極活物質層が設けられた正極部及び負極シートの主面に負極活物質層が設けられた負極部が前記正極シートの厚さ方向に交互に重ねられた蓄電体と、
    前記蓄電体を収容する外装体と、
    を備え、
    それぞれの前記正極部及び前記負極部には、X線を照射したときに得られる像が互いに異なる指標が形成され、
    複数の前記指標は、前記厚さ方向に隣り合う前記正極部及び前記負極部のいずれの組においても、前記厚さ方向に見たときに、前記負極部の前記正極部に対向する前記負極活物質層の外縁内に前記正極部の前記負極部に対向する前記正極活物質層が配置されていることを判断可能な位置に予め定められていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
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